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1、虚拟现实技术在组装维护实践教学改革的应用摘要：本文应用VRML技术，结合3DSMAX的强大功能，对计算机各部件进行了3D建模设计；对虚拟计算机组装实验室的场景应用VRML建模技术进行了建模；研究了VRML的交互方法，在VRML和Java技术的接口中，可以用Java代码来实现一些复杂的功能，从而实现一定程度上的交互；并对其自动的安装过程进行了动态的仿真实现。关键词：VRML；3D建模；计算机组装1 引言 在现实的实践教学环境中，由于学校教学条件的限制，一些设备数量有限，不能满足教学的需要;或者由于时间的限制不可能为每一位使用者提供尽可能多的实验机会。而开发一个基于网络的虚拟实验，可以很好的解决以
2、上问题【1】。通过虚拟实验的学习，有利于教师课堂教学的顺利进行，也有利于学生技能的掌握。 目前 ，网上已开发的虚拟实验室，大多为演示性的。如基于 HTML的二维的文字式 ，或者采用Flash、Java制作，这类实验室的缺点由于开发工具本身的缺点造成的 ，缺乏人与系统的交互性，导致模拟实验缺乏真实感【2】。而利用VRML Virtual RealityModelingLanguage 语言设计的拟实验教学软件，是解决这些问题较好的方法之一。 2 虚拟装机实验室总体设计 虚拟计算机组装实验室系统根据装机的具体过程进行设计。本系统分为计算机零件三维场景浏览、装机演示、动手实验三部分组装，计算机装机零
3、件三维场景浏览主要对计算机的硬件进行三维仿真，使实验人员能多角度、任意视点地进行详细观察【4】。系统采用 VRML技术和3DSMAX技术开发，通过网络进行发布，可供多个用户通过网络同时进行操作。 2.1空间视点的设置 为便于对整个实验室进行全方位的观察，特地在虚拟场景中设置了八个视点位置，设置化身导航类型为“FLY”，以消除重力影响。在此八个视点上可以从八个方位观看虚拟实验室，其结果就是在这个虚拟世界中浏览者可以以一种很真实的感觉在其中进行浏览和交互，就像是在现实世界中一样。其部分代码如下: Navigationlnfotype“FLY” Viewpointposition0.01.045.0
4、 deseription“out_in Viewpointposition22.02.022.0 or1entation0100.785 deseriptionoutright“ Viewpointposition0.02.0一45 orientation0103.14 deseription”outbaek， Viewpointposition一22.00.0一22.0 orientation0103.785 deseription“outleft” Viewpointposition0.02.015.0 2.2 虚拟实验室建筑环境和设备的建模 虚拟实验室的建筑及内部环境的建模完全使用VRM
5、L自身的建模技术实现。计算机组装用到的各部件采用了3DSMAX建模然后导出为wrl文件【4】。我们给虚拟实验室创建了一个与现实中类似的空间，在虚拟实验环境中，也存在有墙、门和窗，还有实验桌椅和实验元件等。实验者进入实验室后的环境如图2所示。 图2虚拟实验室内景 实验者可以在虚拟实验室中点击(计算机实验室)按钮图标观看老师做实验的投影录像，看完后可以自己进入实验。通过鼠标点击(计算机)图标进入计算机组装实验程序。如图3所示。 图3计算机组装实验近景 点击计算机后进入组装界面，改界面已经将计算机各部件分解后置于虚拟桌面，用鼠标点击某一个部件，选择后在点击相应的安装位置来实现安装，分解图如图4所示。
6、 图4 计算机部件 2. 3交互式装机实验 在虚拟实验过程中，实验者与虚拟元件的接触主要借助于鼠标的拖曳、点击。传感器作为一个节点与相应元件的*.wrl文件绑定在一起，如在某元件内放置一个移动传感器(Planesensor)，实验者就可用鼠标点击它并拖动该元件至实验区某一特定位置。当元件在移动过程中不断将所处位置坐标通过eventln事件反馈到Java程序中，与规定位置的坐标进行比较，当两者一致时，即进入规定位置，Java程序通过eventout事件将该信息传入文件中。 在vRML中，虚拟世界和用户之间的交互是通过一系列检测器来实现的，通过这些检测器节点，使浏览器感知用户的各种操作，比如开门等
7、，这样用户就可以和VRML虚拟世界中的三维对象进行直接交互。简单的交互可以通过VRML内部的传感器的触发与事件、路由体系实现，如鼠标点击时VRML场景中造型发生变化。在演示试验的虚拟元件介绍场景中，我们给每个虚拟元件添加了一个Spheresensor，创建了基于鼠标拖动的三维实时交互。通过ROUTE域将其旋转值传递给个虚拟元件的rotation域的入口，从而可以使实验者通过鼠标旋转虚拟元件，全方位地观察到虚拟元件的细节。 (l)触动检测器 触动检测器是用来检测用户的触动动作的，其中包括TouchsenS0r节点、Planesensor节点、Cylindersensor节点和Spheresens
8、or节点。 TouchsenS0r节点创建了一个检测用户动作，并将其转化后输出，以触发一个动画的检测器。该节点可以为任意成组节点的子节点，并感知用户对该组节点的动作。 Planesensor节点创建了一个可将浏览者的动作转换成是与操作造型的输出的检测器。该节点可以为任意成组节点的子节点，使造型按用户的动作而平移。 Cylindersensor节点用来创建一个将用户动作转换成造型围绕轴旋转动画的检测器。该节点可以为任意成组节点的子节点。 Spheresensor节点创建了一个将用户动作转换为造型绕某一点旋转的动画的检测器。该节点可以为任意成组节点的子节点。 (2)感知检测器 检测器还包括能产生交
9、互功能的感知检测器。与触动检测器不同的是，感知检测器是感知用户与造型的接近程度。感知检测器包括visibilitysensor节点、Proximitysensor节点和Collision节点。 visibilitysensor节点用来从观察者的方向和位置感知一个长方体区域在当前坐标系中何时才一是可视的。该节点可作为任意组节点的子节点。 Proximitysensor节点用来感知用户何时进入、退出和移动坐标系内的一个长方体区域。该节点可作为任意组节点的子节点。 Collision节点用来检测何时用户和该组中的任何其他造型发生碰撞。 3结束语 VRML与3DSMAX语言相结合，构建实时渲染的三维场
10、景，以事件驱动的方式实现与该场景之间的交互，这些都为建立一个以实时三维交互为主要特征的虚拟现实系统提供了极大的便利，在此基础上本文提出了基于VRML的构造虚拟现实系统的方案。该方案在河南机电专科学校“计算机组装虚拟实验室系统”中已成功实现。实际应用表明，该方案充分发挥了VRML的功能，是一种实现虚拟现实系统的快捷有效的软件方法。 参考文献: 【1】 王冬,杜扬.基于智能多 Agent系统的油库消防训练虚拟现实系统的研究 .计算机应用与软件,2005,22 3 :60-62. 【2】 周书民,徐洪珍,孙亚民.基于 VRML的消防预案系统 .计算机工程 2005,31 3 :181-183. 【3】 马世霞,刘丹,茹庆云,郭祖华. 基于 VRML的虚拟组装实验室的设计与实现. 计算机应用与软件，2008，（05） 【4】 万剑华, 郑红霞, 盛辉, 靖常峰. 基于VRML的虚拟校园中的三维景观建模. 计算机应用与软件 , 2004,(07)